DE2312695C3 - Self-healing wound capacitor - Google Patents
Self-healing wound capacitorInfo
- Publication number
- DE2312695C3 DE2312695C3 DE19732312695 DE2312695A DE2312695C3 DE 2312695 C3 DE2312695 C3 DE 2312695C3 DE 19732312695 DE19732312695 DE 19732312695 DE 2312695 A DE2312695 A DE 2312695A DE 2312695 C3 DE2312695 C3 DE 2312695C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- metal
- wound capacitor
- capacitor according
- metal oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims description 47
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 29
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 18
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 17
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 17
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N Manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 13
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 11
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N Niobium pentoxide Chemical compound O=[Nb](=O)O[Nb](=O)=O ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 7
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920001721 Polyimide Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 claims 2
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 claims 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N Hafnium Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 12
- 239000010408 film Substances 0.000 description 11
- 235000010215 titanium dioxide Nutrition 0.000 description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 5
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N TiO Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J Titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000005019 vapor deposition process Methods 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- WSSSPWUEQFSQQG-UHFFFAOYSA-N 4-Methyl-1-pentene Chemical compound CC(C)CC=C WSSSPWUEQFSQQG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N AI2O3 Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H Aluminium sulfate Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910004140 HfO Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001676573 Minium Species 0.000 description 1
- OEIMLTQPLAGXMX-UHFFFAOYSA-I Tantalum(V) chloride Chemical compound Cl[Ta](Cl)(Cl)(Cl)Cl OEIMLTQPLAGXMX-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 1
- DUNKXUFBGCUVQW-UHFFFAOYSA-J Zirconium(IV) chloride Chemical compound Cl[Zr](Cl)(Cl)Cl DUNKXUFBGCUVQW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005282 brightening Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000010410 dusting Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable Effects 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002466 imines Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);dinitrate Chemical compound [Mn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011104 metalized film Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- YHBDIEWMOMLKOO-UHFFFAOYSA-I pentachloroniobium Chemical compound Cl[Nb](Cl)(Cl)(Cl)Cl YHBDIEWMOMLKOO-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfones) Polymers 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001929 titanium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Description
5555
Die Erfindung bezieht sich auf einen selbstheilenden Wickelkondensator aus einer Kunststoffträgerfolie mit einer darauf angeordneten Schichtenfolge von zwei Metallschichten und einer dazwischen angeordneten Dielektrikumsschicht. The invention relates to a self-healing wound capacitor made from a plastic carrier film with a layer sequence of two metal layers arranged thereon and a dielectric layer arranged between them.
Es ist bekannt, daß sich die Kapazität pro Volumeneinheit eines Kondensators aus den charakteristischen Werten des Dielektrikums, der Belagfläche, dem Herstellungsverfahren und anderen elektrischen und mechanischen Größen ergibtIt is known that the capacitance per unit volume of a capacitor is derived from the characteristic values of the dielectric, the surface area, the manufacturing process and other electrical and mechanical quantities
Hieraus kann entnommen werden, daß die Kapazität des Kondensators direkt proportional der Dielektrizitätskonstanten des Materials der dielektrischen Schicht, die zwischen den beiden Belägen angeordnet ist, und umgekehrt proportional der Dicke der dielektrischen Schicht ist. Daher ist es wünschenswert, eine möglichst dünne dielektrische Schicht mit einer möglichst großen Dielektrizitätskonstanten bei einem Kondensator zu verwenden, um so ein günstiges Verhältnis zwischen der Kapazität und dem Kondensatorvolumen zu erhalten. From this it can be seen that the capacitance of the capacitor is directly proportional to the dielectric constant of the material of the dielectric layer, which is arranged between the two coverings, and inversely proportional to the thickness of the dielectric layer. It is therefore desirable to use the thinnest possible dielectric layer with the largest possible dielectric constant in a capacitor in order to obtain a favorable ratio between the capacitance and the capacitor volume.
Es sind jedoch hierbei die dielektrischen Verluste und die Durchschlagsfestigkeit des Dielektrikums zu beachten, die eine Grenze setzen. Besonders die Durchschlagsfestigkeit hängt von der Dicke des Dielektrikums und von den Fehlstellen innerhalb der dielektrischen Schicht ab, wie z. B. von Löchern, Einschlüssen und anderen Verunreinigungen.However, the dielectric losses and the dielectric strength of the dielectric must be taken into account here, that set a limit. The dielectric strength in particular depends on the thickness of the dielectric and from the voids within the dielectric layer, e.g. B. of holes, inclusions and other impurities.
Es ist bekannt, daß für eine gegebene Betriebsspannung die spezifische Kapazität eines Aluminium-Elektrolyt-Kondensators höher ist als die eines Kondensators aus metallisierten Polypropylenfolien.It is known that the specific capacity of an aluminum electrolytic capacitor for a given operating voltage is higher than that of a capacitor made of metallized polypropylene films.
Jedoch ist eine hohe spezifische Kapazität nicht die einzige Forderung an einen Kondensator. Die Kondensatoren aus metallisierten Folien sind in mancherlei Hinsicht besser als die Elektrolyt-Kondensatoren. Zum Beispiel sind sie stabiler und zuverlässiger, haben geringere Verlustwinkel und Leck-Ströme, zudem können sie selbstheilend sein. Die letzte Eigenschaft ist die wichtigste.However, a high specific capacitance is not the only requirement for a capacitor. The capacitors made of metallized foils are in some ways better than the electrolytic capacitors. To the For example, they are more stable and reliable, have lower loss angles and leakage currents, too can they be self-healing. The last property is the most important.
Unter selbstheilend hat man die Eigenschaft zu verstehen, die es ermöglicht, daß nach einem örtlichen Durchschlag die elektrischen Eigenschaften des Kondensators unverändert sind und seine Werte nach dem Durchschlag nahezu die gleichen wie vor dem Durchschlag sind. Es sei angemerkt, daß die Kondensatoren mit metallisierten Dielektrikumsfolien fast kurzschlußsicher sind, weil bei einem Durchbruch des Dielektrikums sich die im Kondensator gespeicherte Energie über die Fehlstelle entlädt und hierbei die dünne Metallbeschichtung wegbrennt, so daß hierdurch der Durchschlag unterbrochen wird und sich der Kondensator schnell erholt.Under self-healing one has to understand the property that makes it possible that after a local The electrical properties of the capacitor are unchanged and its values after the breakdown Breakthrough are almost the same as before the breakthrough. It should be noted that the capacitors with metallized dielectric foils are almost short-circuit-proof, because in the event of a breakdown of the In the dielectric, the energy stored in the capacitor is discharged via the fault, and in doing so the thin one Metal coating burns away, so that this interrupts the breakdown and the capacitor recovered quickly.
Die gebräuchlichsten Elektrolyt-Kondensatoren haben Anoden aus Aluminium und Tantal. Aber auch andere Materialien, wie Niob und Titan werden verwendet. Ihr Dielektrikum ist entweder Nioboxid (Nb2O5) oder Tianoxid (TiO2). Verglichen mit Aluminium haben diese Materialien eine höhere Dielektrizitätskonstante und Durchschlagsfestigkeit. Durch Anwendung geeigneter Herstellungsmethoden zur Herstellung von Aluminium-Belägen mit verkleinerter Dicke und dünnerer dielektrischen Schichten wird die spezifische Kapazität nur wenig höher als die von gewöhnlichen Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren. Ein bekanntes chemisches Verfahren, um einen Aluminiumbelag mit einer Schicht des Oxides des Titans zu überziehen, ist in der US-PS 36 12 956 beschrieben.The most common electrolytic capacitors have anodes made of aluminum and tantalum. But other materials such as niobium and titanium are also used. Their dielectric is either niobium oxide (Nb 2 O 5 ) or tiana oxide (TiO 2 ). Compared to aluminum, these materials have a higher dielectric constant and dielectric strength. By using suitable production methods for the production of aluminum coverings with reduced thickness and thinner dielectric layers, the specific capacitance is only slightly higher than that of conventional aluminum electrolytic capacitors. A known chemical process for coating an aluminum covering with a layer of the oxide of titanium is described in US Pat. No. 3,612,956.
Aus der GB-PS 10 30 820 ist bereits ein selbstheilender elektrischer Wickelkondensator bekannt, bei dem auf einer Tägerfolie aus Kunststoff zwei Metallschichten mit dazwischenliegender Dielektrikumsschicht besteht. Die Dielektrikumsschicht besteht hier aus einer oder mehreren Lackschichten. Daher kann keine sehr hohe Volumenkapazität erhalten werden. Außerdem ist zwischen der Trägerfolie und der einen Metallschicht eine Lackschicht angeordnet, so daß die Metallschicht in die Fehlstellen der Lackschicht hineinragende Spitzen bildet A self-healing electrical wound capacitor is already known from GB-PS 10 30 820, in which there is two metal layers with an intervening dielectric layer on a carrier film made of plastic. The dielectric layer here consists of one or more lacquer layers. Therefore , a very high volume capacity cannot be obtained. In addition, a lacquer layer is arranged between the carrier film and the one metal layer, so that the metal layer forms peaks protruding into the imperfections in the lacquer layer
Aus der DT-PS 9 65 259 ist ein Wickelkondensator mit einem keramischen Dielektrikum, wie Titandioxid, bekannt, der so hergestellt wird, daß Platten oderDT-PS 9 65 259 describes a wound capacitor with a ceramic dielectric, such as titanium dioxide, known, which is made so that plates or
der keramischen Masse mit Kunststoffolien zu Ticket aufgewickelt werden und nach dem en der Kunststoffolie die Masse gebrannt wird. ? hdem Brennen werden die Metalib?läge in den uMcel eingebracht Hierbei können keine sehr dünnen • ι wrikumsschichten und auch keine selbsiheilenden ?«ebwges«eUi werden.the ceramic mass can be wound up with plastic foils to form a ticket and after en the plastic film the mass is fired. ? After burning, the metal deposits will be in the uMcel introduced Here, no very thin • ι wrikumsschichten and also no self-healing ? «Ebwges« become eUi.
der US-PS 31 49 398 ist ein Wickelkondensatorthe US-PS 31 49 398 is a wound capacitor
t^nt bei dessen Herstellung Siliciumschichien beit ^ nt in its manufacture silicon layers
h*" Temperatur auf Folien aus Tantal, Silicium,h * "temperature on foils made of tantalum, silicon,
Gemanium! Molybdän, Wolfram oder Platin erzeugtGemanium! Molybdenum, tungsten or platinum are produced
den, die nachfolgend in Siliciumdioxid umgewandeltthe ones subsequently converted into silica
*d α Wegen der hohen Temperaturen müssen Folien* d α Because of the high temperatures, foils
* hochschmelzenden Metallen verwendet werden.* Refractory metals are used.
rfr erhaltene Kondensator ist nicht selbstheilend, undrfr obtained capacitor is not self-healing, and
Sciumdioxid hat keine sehr hohe Dielektrmtäiskon-Scium dioxide does not have a very high dielectric constant
St wich der DT-AS 12 05 192 wird auf einer Folie aus St dodged the DT-AS 12 05 192 is on a foil
Ventilmetall eine Oxidschicht euren mehrfache elekin-Valve metal an oxide layer your multiple elec-
he 'Formierung und dazwischen vorgenommenehey 'formation and in between
Imine erzeugt- Schließlich wird eine leitende SchichtImine creates- Finally, a conductive layer is created
aufgebracht Die dielektrische Schicht besteht aus demapplied The dielectric layer consists of the
Oxid der Metallfolie, so daß keine höhere Volumenka-Oxide of the metal foil, so that no higher volume
azität erzielt wird als bei Elektrolytkondensatoren.acity is achieved than with electrolytic capacitors.
Der Kondensator ist nicht selbstheilend.The capacitor is not self-healing.
Aus der BE-PS 6 71 853 ist ein Kondensator bekannt, hri dem ein Belag aus Ventilmetall besteht, die Elektrische Schicht aus dem Oxid des Ventilmetalls „nd zwischen dem aus Kohle und Silberpaste besehenden zweiten Belag eine Mangandioxidschicht angeordnet ist Hier handelt es sich nicht um einen Wickelkondensator mit selbstheilenden Belägen.From BE-PS 6 71 853 a capacitor is known, hri which consists of a lining made of valve metal, the Electrical layer made of the oxide of the valve metal and between that made up of carbon and silver paste A manganese dioxide layer is arranged on the second coating. This is not one Winding capacitor with self-healing coatings.
Eine wesentliche Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Wickelkondensator mit selbsthellenden Eigen-Thaften herzustellen, wobei er sowohl stabil als auch 3; Lerlässig sein soll und eine spezifische Kapazität erreichen soll, die höher als die eines vergleichbaren Elektrolyt-Kondensators ist Ferner soll eine Metalloxidschicht als Dielektrikum Anwendung finden, das eine sehr hohe Dielektrizitätskonstante und eine sehr hohe dielektrische Festigkeit hat.It is therefore an essential object of the invention to a wound capacitor with self-brightening properties manufacture, being both stable and 3; Should be casual and have a specific capacity should achieve that is higher than that of a comparable electrolytic capacitor. Furthermore, a metal oxide layer should as a dielectric application, which has a very high dielectric constant and a very has high dielectric strength.
Diese Aufgabe wird bei einem Kondensator der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß auf der Kunststoffträgerfoüe eine aufgedampfte Metallschicht, auf dieser eme durch Umsetzung in der Gasphase : erzeugte Metalloxidschicht und darauf eine weitere Metallschicht angeordnet istThis object is achieved in a capacitor of the type mentioned in that on the Kunststoffträgerfoüe a vapor-deposited metal layer, on this eme by conversion in the gas phase: generated metal oxide layer and thereon a further metal layer is arranged
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist die daß die erste Metallschicht eine im Vakuum auf Kunststoff aufgedampfte Aluminiumschicht ist, wöbe, der Kunststoff den Temperaturen standhalten soll, die während des Herstellungsverfahrens auf tretenAn advantageous embodiment of the invention is that the first metal layer is applied in a vacuum Plastic is a vapor-deposited aluminum layer, the plastic should withstand the temperatures that occur during the manufacturing process
Die dielektrische Schicht wird durch chemisches Überziehen der Metallschicht mit de,n Metalloxid des Titans (TiO2) oder des Niobs (Nb2O5) erhalten.The dielectric layer is obtained by chemically coating the metal layer with de, n metal oxide of titanium (TiO 2 ) or niobium (Nb 2 O 5 ).
Weiterhin wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen daß insbesondere wenn T.tandioxid (TiO2) verwendet wird, die metallisierte Folie zuerst mit einer Mangandioxidschicht und dann mit einer Titandiox.dschicht überSgen wird. Das Hinzufügen solch einer Schicht die Sauerstoff enthält, ist nützlich, um T.tand.ox.d in der exakten stöchiometrischen Form TiO2 und nicht in der Form TiOn zu erhalten, in der η kleiner als zwei ist.Furthermore, it is proposed according to the invention that, especially when using titanium dioxide (TiO 2 ), the metallized film is first coated with a manganese dioxide layer and then with a titanium dioxide layer. Adding such a layer containing oxygen is useful to get T.tand.ox.d in the exact stoichiometric form TiO 2 and not in the form TiO n , where η is less than two.
Ein Ausfflhrungsbeispiel der Erfindung soll anhand der FigurennaherWlautert werden. Fi ilabis Id zeigen den Aufbau der Schichtenfolge;An exemplary embodiment of the invention is intended to be based on to be closer to the figure. Fi ilabis Id show the structure of the sequence of layers;
F i g 2 zeigt einen Schnitt durch einen Kondensator; Fig 3 zeigt die Schichtenfolge mit einer Mangandioxidzwischenschicht Fig. 2 shows a section through a capacitor; 3 shows the sequence of layers with a manganese dioxide intermediate layer
Es soll ein Kondensator mit einer spezifischen Kapazität erhalten werden, die größer ist als die eines Elektrolytkondensator bei gleicher Betriebsspannung. ; Es sei "angemerkt daß die Dicke e,, die in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Stärke der Kunststoffolie ist da die Dicke der Metallschicht vernachlässigbar ist, wie folgt gewähl? werden soll:The aim is to obtain a capacitor with a specific capacitance that is greater than that of an electrolytic capacitor with the same operating voltage. ; It should be noted that the thickness e, which in the described embodiment is the thickness of the plastic film, since the thickness of the metal layer is negligible, should be selected as follows:
. OK. OK
ei - ι ■ '" ■ e i - ι ■ '" ■
wobei vL, die spezifische Kapazität des Vergleichselektrciytkondensaiors ist εο die spezifische Vakuumdielek-where v L , the specific capacitance of the reference electrode capacitor εο is the specific vacuum dielectric
, triziiätskonstante, gdas Verhältnis zwischen Nutzfläche und der tatsächlichen Räche des Belags, ε me Materialdielektrizitätskonstante, ο die dielektrische Festigkeit in Volt pro Längeneinheit und V die maximale Betriebsspannung ist, tricity constant, g is the ratio between usable area and the actual surface area, ε me Material dielectric constant, ο the dielectric strength in volts per unit of length and V die maximum operating voltage
-c. Bei dem erfindungsgemäßen Kondensator ist £Sle'ctl 1. Weiterhin kann die Betriebsspannung in der Nahe der Durchbruchsspannung gewählt werden. Das Produkt εο ist gleich:-c. In the case of the capacitor according to the invention, £ S le 'ctl is 1. Furthermore, the operating voltage can be selected in the vicinity of the breakdown voltage. The product εο is the same:
12 COO V/μπι für Titandioxid (TiO2) und :? 14 000 V/μπι für Nioboxid (NbTO5).12 COO V / μπι for titanium dioxide (TiO 2 ) and :? 14 000 V / μπι for niobium oxide (NbTO 5 ).
Mit den Werten: V = 16 Volt und y0 = 850 μΡ/crn3, ergibt sich fürWith the values: V = 16 volts and y 0 = 850 μΡ / crn 3 , results for
Titanoxid e, <8μΐη
und fürTitanium oxide e, <8μΐη
and for
Nioboxid e( < 9 um.Niobium oxide e ( <9 µm.
In der gleichen Weise läßt sich für die Werte γ = 400 Volt und yo = 93 μΡ/crn3 fürIn the same way, for the values γ = 400 volts and yo = 93 μΡ / crn 3 for
Titandioxid d < 28 μπι
und fürTitanium dioxide d <28 μm
and for
Nioboxid e, < 32 μπιNiobium oxide e, <32 μm
errechnen. . , ,calculate. . ,,
Die Dicke der Metalloxidschicht die auf der Metallschicht als Dielektrikum angeordnet ist, betragt fürThe thickness of the metal oxide layer on the Metal layer is arranged as a dielectric, amounts to
16 Volt 0,03 μπι fürT1O2 und16 volts 0.03 μm for T1O2 and
0,04 μιη für Nb2O5 und für 400 Volt 0,75 μιη fürTiO2 und 1 μΐη für Nb2O5.0.04 μm for Nb 2 O 5 and for 400 volts 0.75 μm for TiO 2 and 1 μm for Nb 2 O 5 .
'° Als Kunststoffträgerfolie können Folien aus Polyimiden. Polytetrafluorethylen, Polyhydantom. Polyfon und Poly-4-Methyl-Penten in einer Starke von 6 um verwendet werden, die alle den relativ hohen Tempera-„ mrTn widerstehen. Wenn diese Temperaturen jedoch '■" relativ niedrig sind, ist es günstiger und b.lhger. kun"tstoffträger aus Polvterephthalatäthylenen, PoIypropylenen und Potykarbonaten zu verwenden.'° Foils made of polyimides can be used as plastic carrier foils. Polytetrafluoroethylene, polyhydantom. Polyphonic and poly-4-methyl-pentene, 6 µm thick are used, all of which meet the relatively high temperature resist mrTn. If these temperatures, however '■ "are relatively low, it is cheaper and longer. Plastic backing made of poly-terephthalate-ethylenes, polypropylenes and to use carbonates.
Mit einer Isolationsdicke e, von 6μτη und einer eo enSpreSend gewählten Dicke d« Meta..ox,ddiele tnkums von 1 μπι (TiO2) ader 0,75 μπι (Nb2Os), einer Sebssnpaniunglvon '«Ο Volt, hat der Kondensator gemäß der Erfindung eine spezifische Kapazität die viermal höher als die eines Aluminiumelektrolytkonden-With an insulation thickness e, of 6μτη and a selected thickness d «Meta..ox, ddiele tnkums of 1μπι (TiO 2 ) or 0.75μπι (Nb 2 Os), a Sebss n paniung l of '« Ο volts , the capacitor according to the invention has a specific capacity four times higher than that of an aluminum electrolyte capacitor
-τ*./-» ..„^»,.o.r.H«»t wird, und die tuntmai-τ *. / - »..„ ^ »,. o.r.H« »t will, and the tuntmai
6^ nX^enn1 Utä "verendet wird. Unter den greicnenBedSngeiiber bei einer Betn^pjnnung von 16 Volt ist der Gewinn mit 1,2 bzw. 1,3 geringer. 6 ^ nX ^ if 1 utä "is used. Among the greater conditions with a pressure of 16 volts, the gain is 1.2 and 1.3, respectively, lower.
Hier sei angemerkt, daß der Kunststoffolienträger der Betriebsspannung standhalten muß, sofern er im elektrischen Feld angeordnet ist Alle oben aufgeführten Materialien mit einer Dicke von 6 μπι haben eine typische Durchbruchsspannung von 100 Volt für Polytetrafluoräthylen bis 75OVoIt für Polypropylen. Da Polypropylen auch als Folie mit Ί μηι Stärke hergestellt werden kann, beträgt der obengenannte Gewinn für PolypropylenträgerIt should be noted here that the plastic film carrier must withstand the operating voltage, provided that it is in the electric field is arranged All materials listed above with a thickness of 6 μπι have a typical breakdown voltage of 100 volts for polytetrafluoroethylene to 75OVoIt for polypropylene. There Polypropylene also produced as a film with Ί μm strength can be, the above gain for polypropylene carrier
5,5 für TiO2 und 7 für Nb2O5 bei 400 Volt und
1,8 für TiO2 und 2 für Nb2O5 bei 16 Volt.5.5 for TiO 2 and 7 for Nb 2 O 5 at 400 volts and
1.8 for TiO 2 and 2 for Nb 2 O 5 at 16 volts.
Die einzelnen Stufen des Herstellungsprozesses können leichter unter Zuhilfenahme von F i g. la erklärt werden, wo im Querschnitt eine Kunststoffträgerfolie 1 mit einer Dicke von einigen μίτι gezeigt ist. Im zweiten Herstellungsschritt (vgl. Fig. Ib) wird derselbe Kunststoffträger mit einer ersten Schicht 2 aus Aluminium in bekannter Weise im Vakuum bedampft. Im nächsten Schritt, gezeigt in Fig. Ic, wird eine Schicht 3 aus Metalloxid, wie z. B. Titandioxid (TiO2) oder Nioboxid (Nb2O5) auf die Schicht 2 mittels eines chemischen Verfahrens aufgebracht. Der letzte Schritt ist in F i g. Id gezeigt, wo eine zweite Aluminiumschicht 4 auf die dielektrische Schicht 3 mittels eines bekannten Aufdampfverfahrens unter Vakuum aufgebracht ist.The individual stages of the manufacturing process can be more easily identified with the aid of FIG. la be explained, where a plastic carrier film 1 with a thickness of a few μίτι is shown in cross section. In the second manufacturing step (see. Fig. Ib) the same plastic carrier is vaporized in a known manner with a first layer 2 of aluminum in a vacuum. In the next step, shown in Fig. Ic, a layer 3 of metal oxide, such as. B. titanium dioxide (TiO 2 ) or niobium oxide (Nb 2 O 5 ) is applied to the layer 2 by means of a chemical process. The final step is in FIG. Id shown where a second aluminum layer 4 is applied to the dielectric layer 3 by means of a known vapor deposition process under vacuum.
Zu Fig. Id sei noch vermerkt, daß die Schicht 2 mit einer Kante des Kunststoffträgers 1 abschließt und die andere Kante des Kunststoffträgers nicht ganz erreicht. Entsprechend schließt die Schicht 4 mit der von der Schicht 2 nicht bedeckten Kante des Kunststoffträgers 1 ab und reicht nicht ganz bis zu der anderen Kante.To Fig. Id it should be noted that the layer 2 with one edge of the plastic carrier 1 closes and the other edge of the plastic carrier is not quite reached. Correspondingly, the layer 4 closes with the edge of the plastic carrier 1 that is not covered by the layer 2 and doesn't quite reach the other edge.
Das Verfahren, mit dem die Metalloxidschicht 3 aufgetragen wird, soll im folgenden näher beschrieben werden. Im Fall von Titandioxid wird ein geeigneter Prozeß der pyrolytischen Abscheidung mittels Dampf benutzt. Das Titandioxid wird in einer Niedertemperaturreaktion unter Zugabe von Sauerstoff an Ort und Stelle mit einem Reagenz, wie z. B. Titanhalogenid TiCl4, erzeugt. Hierbei geht man folgendermaßen vor: Zwei aus je einer Düse austretende Gasströme werden gemischt, wobei der eine Strom Sauerstoff und der andere Strom Titantetrachlorid enthält. Die Düsenöffnung ist dicht über der Kunststoffolie, die mit der Schicht 2 überzogen ist, angeordnet und wird fortlaufend von einer Seite zu der anderen der Kunststoffolie bewegt, während die Folie selbst senkrecht hierzu bewegt wird. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Titandioxidschicht auf die Folie aufgebracht. Das Aufbringungsverfahren kann durch die Konzentration und den Fluß des reagierenden Gasstromes kontrolliert werden.The method by which the metal oxide layer 3 is applied will be described in more detail below. In the case of titanium dioxide, a suitable pyrolytic vapor deposition process is used. The titanium dioxide is in a low temperature reaction with the addition of oxygen on the spot with a reagent, such as. B. titanium halide TiCl 4 generated. The procedure is as follows: Two gas streams emerging from one nozzle each are mixed, one stream containing oxygen and the other stream containing titanium tetrachloride. The nozzle opening is arranged closely above the plastic film, which is covered with the layer 2, and is continuously moved from one side to the other of the plastic film, while the film itself is moved perpendicular thereto. In this way, a uniform titanium dioxide layer is applied to the film. The application process can be controlled by the concentration and flow of the reacting gas stream.
Während dieser Schritte muß die Folie Temperaturen von etwa 200° C widerstehen. Dies bedeutet, daß solche Kunststoffträgerfolien verwendet werden sollen, die diesen Temperaturen widerstehen. Geeignete Folien sind z. B. aus Polyhydantoin, Polytetrafluoräthylen, Polyimiden oder Polysulfonen.During these steps the film must withstand temperatures of about 200 ° C. This means that such Plastic carrier films should be used that can withstand these temperatures. Suitable foils are z. B. from polyhydantoin, polytetrafluoroethylene, polyimides or polysulfones.
Die Schicht 3 kann neben TiO2 oder Nb2Os auch aus anderen Metalloxiden bestehen, die mittels geeigneter Verfahren auf Kunststoffträgerfolien oder andere Folien aufgebracht werden können.In addition to TiO 2 or Nb 2 Os, the layer 3 can also consist of other metal oxides which can be applied to plastic carrier foils or other foils by means of suitable processes.
Die folgende Tabelle enthält einige Beispiele solcherThe following table contains some examples of these
ίο Materialien:ίο Materials:
Anschließend werden die Folien mit dem Schichtaufbau zu einem Wickel aufgerolltThe films with the layer structure are then rolled up to form a roll
F i g. 2 zeigt schematisch einen Teilschnitt längs der Achse I-II des Wickels. Hierbei ist nur ein Teil des Wickelquerschnittes in der F i g. 2 näher ausgezeichnet worden. Der Aufbau enthält sechs übereinander angeordnete Schichtkombinationen, die durch entsprechende Nummern 4-1, 4-2, 4-3, 4-4, 4-5 und 4-6 gekennzeichnet sind.F i g. Figure 2 shows schematically a partial section along the axis I-II of the roll. This is only part of the Winding cross-section in FIG. 2 has been awarded in more detail. The structure contains six on top of each other arranged layer combinations, which are indicated by corresponding numbers 4-1, 4-2, 4-3, 4-4, 4-5 and 4-6 Marked are.
Im nächsten Verfahrensschritt werden die Stirnflächen des Wickelkondensators 5, 6 mit einer Spritzme-In the next process step, the end faces of the wound capacitor 5, 6 are
tallschicht überzogen. Die Spritzmetallschicht S stellt in bekannter Weise einen Kurzschluß zwischen den Schichten 2 aus Metall, die einen Belag bilden, her iind die Spritzmetallschicht 6 einen Kurzschluß zwischen den Schichten 4 aus Metall, die den Gegenbelag bilden.metal layer covered. The spray metal layer S represents in known way a short circuit between the layers 2 of metal, which form a coating, ago iind the spray metal layer 6 forms a short circuit between the layers 4 of metal which form the opposing coating.
Zwei Anschlußleitungen werden mit je einer Spritzmetallschicht verbunden.Two connection lines are each connected with a spray metal layer.
Anschließend werden die Fehlstellen des Kondensators in bekannter Weise ausgebrannt und der Kondensator umhüllt Für gewisse Anwendungsfälle kann esThe flaws in the capacitor are then burned out in a known manner and the capacitor enveloped For certain applications it can
sinnvoll sein, eine Sauerstoff enthaltende Schicht, wie z. B. Mangandioxid, zwischen die zuerst aufgebrachte Metallschicht 2 und dem Metalloxiddielektrikum 3 anzuordnen, falls die Metalloxidschicht aus Titandioxid besteht. Solch einen Aufbau zeigt Fig.3, wo dieselben Bezeichnungen wie in F i g. 1 verwendet sind. Die Mangandioxidschicht ist mit 7 bezeichnet Die Mangandioxidschicht wird entweder durch Pyrolyse von Mangannitrat oder durch kathodische Reduktion von Permangana; erzeugt.be useful to like an oxygen-containing layer z. B. manganese dioxide, between the first applied metal layer 2 and the metal oxide dielectric 3 to be arranged if the metal oxide layer consists of titanium dioxide. Such a structure is shown in Fig. 3, where the same Designations as in FIG. 1 are used. The manganese dioxide layer is denoted by 7. The manganese dioxide layer is produced either by pyrolysis of manganese nitrate or by cathodic reduction of Permangana; generated.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (10)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7208961 | 1972-03-15 | ||
| FR7208961A FR2175590B1 (en) | 1972-03-15 | 1972-03-15 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2312695A1 DE2312695A1 (en) | 1973-09-27 |
| DE2312695B2 DE2312695B2 (en) | 1977-03-24 |
| DE2312695C3 true DE2312695C3 (en) | 1977-11-17 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69401826T2 (en) | Thin film capacitor and process for its manufacture | |
| EP1502269B1 (en) | Electrode and method for the production thereof | |
| DE112004002382B4 (en) | Fuel cell manufacturing process and fuel cell | |
| DE2264943B2 (en) | Multi-layer circuit construction and method of making the same | |
| DE1214786B (en) | Electrical capacitor and process for its manufacture | |
| DE10147898A1 (en) | Electrochemical component with multiple contact surfaces | |
| DE10051388A1 (en) | Production of a ceramic green foil used in the manufacture of a monolithic ceramic capacitor comprises forming a coating ceramic paste on a carrier foil, drying the paste on the foil and smoothing by pressing the foil using a plate press | |
| DE2743842C2 (en) | Solid electrolytic capacitor and process for its manufacture | |
| DE2227751A1 (en) | ELECTRIC CAPACITOR | |
| DE1293519B (en) | Process for the production of dielectric or semiconducting oxide layers | |
| DE102004006778A1 (en) | Stacked piezoelectric device | |
| DE2312695C3 (en) | Self-healing wound capacitor | |
| DE2624068A1 (en) | SOLID ELECTROLYTE CAPACITOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME | |
| DE2359431C2 (en) | Process for the production of a dielectric tape provided with a metal layer for electrical capacitors | |
| DE10039649B4 (en) | Method for producing a ceramic multilayer component and corresponding multilayer component | |
| DE895687C (en) | Process for the production of layers from metal oxides | |
| DE898482C (en) | Process for manufacturing electrical capacitors with high specific capacitance | |
| DE1192720B (en) | Process for the electrical insulation of the surface of an electrical conductor made of aluminum | |
| DE1128923B (en) | Electrode for electrolytic capacitors and electrochemical processes and methods for their manufacture | |
| DE2312695B2 (en) | SELF-HEALING WINDING CAPACITOR | |
| EP0966008A2 (en) | Manufacturing method of an anode for electrolytic capacitors, anode fabricated by this method and capacitor containing such and anode | |
| DE3783652T2 (en) | FIXED ELECTROLYTE CAPACITOR. | |
| WO2002021549A1 (en) | Electrode and capacitor provided with said electrode | |
| DE939943C (en) | Process for manufacturing electrical capacitors | |
| EP2847805A1 (en) | Method for producing a multi-layered structural element, and a multi-layered structural element produced according to said method |